JP3564955B2

JP3564955B2 - Free extrusion die

Info

Publication number: JP3564955B2
Application number: JP20216097A
Authority: JP
Inventors: 敏孝鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: JPH1133666A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、棒状の素材を長手方向に移動して所定の断面形状に塑性加工する場合に用いられる自由押出し成形用ダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軸部材（素材）を長手方向に所定の断面形状に塑性加工する方法として、押出し加工がある。この押出し加工に用いられるダイスには素材挿入孔が設けられている。そして、軸部材を軸線方向に移動して素材挿入孔に挿入すると、軸部材が素材挿入孔の成形面に対応して所定の断面形状に塑性加工される。
【０００３】
上記押出し加工を行う場合に、素材挿入孔の軸線と軸部材の軸線とが傾斜すると、軸部材の加工精度が低下する可能性がある。そこで、素材挿入孔の成形面と、素材挿入孔の入口との間に、素材挿入孔の軸線とほぼ平行な案内面を設けたダイスが採用されている。このダイスを用いた場合は、まず、軸部材の外周面が案内面に当接して方向性が付与され、素材と素材挿入孔との同心度が維持される。その後に、成形面によって軸部材が塑性加工されるため、加工精度が維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、幅方向の断面形状が、長手方向に変化する軸部材を成形する場合がある。この場合は、軸部材を素材挿入孔に挿入して軸部材を塑性加工した後、軸部材を逆方向に移動して素材挿入孔から抜き取る。
【０００５】
一方、押出し加工においては、軸部材の加工前の断面形状と、加工後の断面形状とを比較した場合、軸部材の一部を半径方向に膨張して所期の断面形状になるように、ダイスの素材挿入孔の断面形状が設定される場合がある。その理由は、軸部材とダイスとの接触抵抗、つまり、成形荷重を可及的に抑制し、軸部材の座屈変形を防止するためである。
【０００６】
しかしながら、軸部材を膨張させるように構成されたダイスを用いて、軸部材の押出しおよび抜き取りを行う場合は、素材挿入孔に対する軸部材の同心度を維持できず、軸部材の加工精度が低下する可能性があった。
【０００７】
この発明は上記事情を背景としてなされたもので、素材を素材挿入孔に挿入して半径方向に膨張させ、その後に素材を素材挿入孔から抜き取る作業が行われるような場合に、素材挿入孔に対する素材の同心度を可及的に向上させることの可能な自由押出し成形用ダイスを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するためこの発明は、挿入された素材の円周方向での一部を成形面によって中心側に向けて圧縮するとともに前記素材の円周方向での他の部分を外周側に膨張させる塑性加工を施した後に、前記素材が挿入時とは逆方向に移動して抜き取られる構成の自由押出し成形用ダイスにおいて、前記素材が挿入される素材挿入孔の内面の円周方向における一部に、前記素材の外周面を接触させて前記素材の軸線と、前記素材挿入孔の軸線との傾斜を抑制する案内面が成形されるとともに、その案内面に軸線方向に接続して前記成形面が形成され、前記塑性加工による膨張によって前記素材の前記他の部分に形成される膨張領域が前記素材を抜き取る際に軸線方向に移動する円弧面が、前記案内面とは円周方向で異なる位置に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、素材を素材挿入孔に挿入する工程では、案内面が素材の外周面に当接することで、素材の挿入方向が規制もしくは矯正される。このため、素材の軸線と、素材挿入孔の軸線との傾斜が抑制され、素材と素材挿入孔との同心度が維持される。したがって、素材の成形精度が高められて歪みなどが抑制され、製品品質が向上する。
【００１０】
また、案内面と素材の膨張領域とが、円周方向の異なる位置に配置されるように、ダイスの形状が構成されている。このため、素材の塑性加工後に素材をダイスから取り出す場合に、素材の膨張領域が、案内面に阻害されずに軸線方向に移動し、素材をダイスから確実に取り出すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。図２は、この発明を適用した自由押出し成形装置１の概略構成を示す正面図である。自由押出し成形装置１は、押圧ラム２と、金型３と、突き出しラム４とを備えている。前記押圧ラム２は、軸部材（素材）５を金型３側に押圧するための機構である。この押圧ラム２は、油圧シリンダーなどの駆動機構（図示せず）により、軸線Ａ１方向に往復移動する。
【００１２】
前記金型３は軸部材５を塑性加工（言い換えれば絞り加工または冷間鍛造）するための機構であり、金型３は、押圧ラム２と突き出しラム４との間に配置されている。この金型３は、コンテナ６と、第１ダイス７および第２ダイス８とを備えている。コンテナ６には前記軸線Ａ１を中心とする取付穴９が貫通して形成され、取付穴９に、第１ダイス７および第２ダイス８が固定されている。具体的には、第１ダイス７が押圧ラム２側に配置され、第２ダイス８が突き出しラム４側に配置されている。
【００１３】
図３は、第１ダイス７の平面図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における第１ダイス７および第２ダイス８の正面断面図、図５は、図３のＶ−Ｖ線における第１ダイス７および第２ダイス８の右側面断面図である。
【００１４】
第１ダイス７には、軸線Ａ１を中心とする素材挿入孔１０が貫通形成されている。そして、素材挿入孔１０の入口、つまり、押圧ラム２側の内面には面取部１１が形成されている。この面取部１１の側面断面形状はほぼ円形に構成されている。また、この面取部１１には、２つの案内面１２と、２つの円弧面１３とが接続されている。各案内面１２は、素材挿入孔１０の内面に円周方向の対向する位置に形成されている。
【００１５】
各案内面１２は、軸線Ａ１を中心として相互に線対称に構成されている。各案内面１２の側面形状は、軸線Ａ１上に位置する共通の点Ｂ１を曲率中心とする円弧状に構成されている。
【００１６】
図１は、素材挿入孔１０と軸部材５との対応関係を示す平面断面図である。図１において、軸線Ａ１にほぼ直交する平面（つまり、素材挿入孔１０の幅方向の断面）内には、軸線Ａ１にほぼ直交する線分Ｃ１が設定されている。また、軸線Ａ１および線分Ｃ１にほぼ直交する線分Ｅ１が設定されている。各案内面１２は、軸線Ａ１にほぼ直交する線分Ｃ１を中心とする円周方向の両側に亘って形成されている。さらに、各案内面１２の内径は、軸線Ａ１方向にほぼ同一に設定されている。
【００１７】
そして、各案内面１２の第２ダイス８側には、第１成形面１４がそれぞれ接続されている。各第１成形面１４はほぼ平坦に構成され、かつ、第１成形面１４の平面形状はほぼ弾頭形状に構成されている。また、各第１成形面１４同士は、軸線Ａ１に対して所定角度で傾斜している。具体的には、各第１成形面１４同士の間隔が、各案内面１２側から第２ダイス８側に向けて狭められる方向に傾斜している。
【００１８】
そして、各第１成形面１４における第２ダイス８側の端部には、第２成形面１５がそれぞれ接続されている。各第２成形面１５はほぼ平坦に構成され、各第２成形面１５が軸線Ａ１を中心として線対称に配置されている。なお、各案内面１２の軸線Ａ１方向の長さはＤ１に設定されている。
【００１９】
一方、前記円弧面１３は軸線Ａ１を中心として相互に線対称に構成されている。つまり、各円弧面１３は側面断面形状がほぼ円弧状に構成され、各円弧面１３は軸線Ａ１方向の長さＤ１を備えている。また、各円弧面１３の曲率中心は軸線Ａ１からオフセットした位置に設定されている。具体的には、前記線分Ｃ１および軸線Ａ１に対してほぼ直交する線分Ｅ１上において、点Ｂ１から両側に所定距離オフセットされた２つの点Ｆ１が曲率中心になっている。さらに、各円弧面１３の半径は、各案内面１２の半径よりも小さく設定されている。つまり、案内面１２同士の線分Ｃ１方向の長さＧ１よりも、円弧面１３同士の線分Ｅ１方向の長さＨ１の方が長く設定されている。
【００２０】
さらにまた、各円弧面１３の円周方向の両端は、各案内面１２および第２成形面１５に接続されている。そして、各第１成形面１５と、各円弧面１３の軸線Ａ１方向の一部とにより、環状の成形ランド１６が構成されている。この成形ランド１６の側面断面形状は、いわゆるトラック形状、言い換えれば小判形状に構成されている。このようにして、素材挿入孔１０の内面の円周方向における円弧面１３以外の領域から素材挿入孔１０の入口側に至る領域の間に、各案内面１２が配置されている。つまり、第２成形面１５の軸線Ａ１方向の延長線上に各案内面１２が配置されている。
【００２１】
なお、成形ランド１６の第２ダイス８側には、逃げ面１７が接続されている。この逃げ面１７は、塑性加工された軸部材５がスプリングバックにより変形した場合に、軸部材５と素材挿入孔１０の内面との摩擦抵抗を軽減するために形成されている。この逃げ面１７は、各円弧面１３に接続された２つの円弧面１８と、第２成形面１５に接続された２つの平坦面１９とを備えている。この各円弧面１８の曲率中心は、各円弧面１３の曲率中心よりも外側に設定されている。また、各円弧面１８同士の間隔は、各平坦面１９同士の間隔よりも長く設定されている。つまり、逃げ面１７の側面断面形状は、成形ランド１６にほぼ近似するトラック形状に構成されている。また、逃げ面１７の側面断面積の方が、成形ランド１６の側面断面積よりも広く設定されている。
【００２２】
前記第２ダイス８には、ほぼトラック形状の素材挿入孔２０が形成されている。また、前記突き出しラム４は、金型３により塑性加工された軸部材５を、金型３の外部に突き出すための機構である。突き出しラム４は油圧シリンダーなどの駆動機構（図示せず）により、軸線Ａ１方向に往復移動される。前記軸部材５は、冷間鍛造鋼などの金属材料であり、軸部材５の幅方向の断面形状はほぼ円形に設定されている。この軸部材５の半径は、各案内面１２の半径よりも若干小さく設定されている。
【００２３】
つぎに、自由押出し成形装置１により軸部材５を成形する場合の動作を説明する。軸部材５を用いて製造される部品としては、ステアリングシャフトなどの自動車部品が例示される。まず、図２のように軸線Ａ１を中心として軸部材５を配置し、かつ、図６のように、突き出しラム４を素材挿入孔２０の中途部位まで挿入する。つぎに、押圧ラム２を金型３側に前進させ、押圧ラム２の押圧力により軸部材５を素材挿入孔１０の内部に挿入する。すると、図１に実線で示すように、各案内面１２が軸部材５の円周方向の２箇所に当接し、軸部材５の挿入方向性が付与される。
【００２４】
さらに押圧ラム２が金型３側に前進し、軸部材５の先端のエッジ部が第１成形面１４に当接する。すると、軸部材５に対して、線分Ｃ１方向の圧縮荷重が与えられ、軸部材５が線分Ｃ１方向に圧縮されて軸部材５が流動する。一方、上記圧縮荷重により、軸部材５の流動により線分Ｅ１方向に膨張し、円弧面１３に当接する。したがって、軸部材５が成形ランド１６を通過する時点で、図１に二点鎖線で示す形状に成形される。
【００２５】
つまり、軸部材５の長手方向には、相互に平行な平坦面２１が形成される。また、軸部材５の長手方向には、線分Ｅ１方向の両側に円弧面（膨張領域）２２が形成される。このように、軸部材５は、成形ランド１６により、幅方向の断面形状がほぼトラック形状、言い換えれば小判形状に塑性加工される。
【００２６】
このように、軸部材５の一部を半径方向に膨張させて軸部材５が塑性加工されるため、軸部材５と第１ダイス７との接触抵抗、つまり、成形荷重が可及的に抑制されて軸部材５の座屈変形が防止される。
【００２７】
そして、図７に示すように、軸部材５の長さ方向の所定位置まで塑性加工が行われた時点で押圧ラム２が停止する。ついで、押圧ラム２が金型３から離れる方向に後退するとともに、突き出しラム４が図７の上方向に移動して軸部材５が金型３の外部に突き出される。さらに、突き出しラム４が図７の下方向に移動し、かつ、突き出しラム４が第２ダイス８の外部に停止して自由押出し成形の１工程が終了する。
【００２８】
上記実施例によれば、軸部材５を素材挿入孔１０に挿入する工程では、各案内面１２が軸部材５の外周面の２箇所に当接する。このため軸部材５の移動方向がほぼ直線状に案内もしくは矯正される。具体的には、素材挿入孔１０の軸線と、軸部材５の軸線との傾斜が抑制され、素材挿入孔１０と軸部材５との同心度が維持される。したがって、軸部材５の成形精度が高められて歪みなどが抑制され、製品品質が向上する。
【００２９】
また、この実施例では、各案内面１２と、軸部材５の円弧面２２とが、円周方向の異なる位置に配置されるように、第１ダイス７の形状が構成されている。このため、軸部材５の塑性加工後に軸部材５を金型３から取り出す場合に、軸部材５の各円弧面２２が、案内面１２に当接することなく、各円弧面１３に沿って軸線Ａ１方向に移動し、軸部材５を第１ダイス７から確実に抜き出すことができる。
【００３０】
さらに、軸部材５の成形精度が高められているため、製品の成形精度をゲージなどで全数検査する必要がない上、製品の歪みを除去する工程も不要になる。したがって、製品の製造工数および製造コストを抑制することが可能になる。
【００３１】
なお、この発明は、加工前の素材の断面形状が円形以外のものにも適用可能である。また、この発明は、加工後の後の素材の断面形状がトラック形状以外のものにも適用可能である。すなわち、素材の一部が半径方向に膨張する領域を備え、かつ、素材の塑性加工後に素材が逆方向に移動してダイスから抜き取られる構成の自由押出し成形の全般に適用される。さらにこの発明は、素材挿入孔の内面に、円周方向に３箇所以上の案内面を配置して、この案内面により、素材の挿入方向を案内することも可能である。
【００３３】
また、この案内面の曲率中心が、素材挿入孔の軸線上に設定されている。上記第１成形面および第２成形面により構成される素材挿入孔の幅方向の断面形状として、ほぼトラック形状を採用することが可能である。
【００３４】
また、上記複数の第１成形面を相互に対向して配置し、かつ、複数の第２成形面を相互に対向して配置することが可能である。さらに、複数の第１成形面を円周方向に等間隔で配置し、かつ、複数の第２成形面を円周方向に等間隔で配置することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、素材を素材挿入孔に挿入する工程では、案内面が素材の外周面に当接することで、素材の挿入方向が規制もしくは矯正される。このため、素材の軸線と、素材挿入孔の軸線との傾斜が抑制され、素材と素材挿入孔との同心度が維持される。したがって、素材の成形精度が高められて歪みなどが抑制され、製品品質が向上する。
【００３６】
また、案内面と素材の膨張領域とが、円周方向の異なる位置に配置されるように、ダイスの形状が構成されている。このため、素材の塑性加工後に素材をダイスから取り出す場合に、素材の膨張領域が、案内面に阻害されずに軸線方向に移動し、素材をダイスから確実に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例のダイスと軸部材との関係を示す平面断面図である。
【図２】この発明の実施例の全体構成を示す正面図である。
【図３】この発明の実施例に用いられるダイスを示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における正面断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線における右側面断面図である。
【図６】この発明の実施例の全体構成を示す正面断面図である。
【図７】この発明の実施例の全体構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
５軸部材
７第１ダイス
１０素材挿入孔
１２案内面
１３円弧面
Ａ１軸線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a die for free extrusion molding used when a rod-shaped material is moved in a longitudinal direction and plastically processed into a predetermined sectional shape.
[0002]
[Prior art]
Extrusion processing is known as a method of plastically processing a shaft member (raw material) into a predetermined cross-sectional shape in the longitudinal direction. The die used for this extrusion is provided with a material insertion hole. Then, when the shaft member is moved in the axial direction and inserted into the material insertion hole, the shaft member is plastically worked into a predetermined sectional shape corresponding to the molding surface of the material insertion hole.
[0003]
When the extrusion is performed, if the axis of the material insertion hole and the axis of the shaft member are inclined, the processing accuracy of the shaft member may be reduced. Therefore, a die having a guide surface substantially parallel to the axis of the material insertion hole is provided between the molding surface of the material insertion hole and the entrance of the material insertion hole. When this die is used, first, the outer peripheral surface of the shaft member comes into contact with the guide surface to give directionality, and concentricity between the material and the material insertion hole is maintained. Thereafter, the shaft member is plastically processed by the forming surface, so that the processing accuracy is maintained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a shaft member whose cross-sectional shape in the width direction changes in the longitudinal direction may be formed. In this case, after the shaft member is inserted into the material insertion hole and the shaft member is subjected to plastic working, the shaft member is moved in the opposite direction and removed from the material insertion hole.
[0005]
On the other hand, in extrusion processing, when comparing the cross-sectional shape of the shaft member before processing and the cross-sectional shape after processing, a part of the shaft member expands in the radial direction to have an intended cross-sectional shape, The cross-sectional shape of the material insertion hole of the die may be set. The reason is that the contact resistance between the shaft member and the die, that is, the forming load is suppressed as much as possible and the buckling deformation of the shaft member is prevented.
[0006]
However, when the shaft member is extruded and extracted using a die configured to expand the shaft member , the concentricity of the shaft member with respect to the material insertion hole cannot be maintained, and the processing accuracy of the shaft member decreases. There was a possibility.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when the material is inserted into the material insertion hole to expand in the radial direction and then the material is removed from the material insertion hole, the material insertion hole It is an object of the present invention to provide a free extrusion die capable of improving the concentricity of a material as much as possible.
[0008]
Means for Solving the Problems and Their Functions
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for compressing a part of an inserted material in a circumferential direction toward a center side by a molding surface and expanding another part of the material in a circumferential direction to an outer peripheral side. after performing plastic working to, in free extrusion die configuration in which the material is taken unplug moves in the opposite direction to that during insertion, the circumference of the inner surface of material insertion hole before SL material is inserted some that put in the direction, and the axis of the front SL material by contacting the outer peripheral surface of the material, along with suppressing the guide surface the inclination of the axis of the material insertion hole is molded, axially the guide surface The molding surface is formed by being connected to, the expansion surface formed in the other portion of the material by the expansion due to the plastic working, the arc surface that moves in the axial direction when extracting the material, the guide surface, Are provided at different positions in the circumferential direction Characterized in that that.
[0009]
According to the present invention, in the step of inserting the material into the material insertion hole, the guide surface comes into contact with the outer peripheral surface of the material, so that the direction in which the material is inserted is regulated or corrected. Therefore, the inclination between the axis of the material and the axis of the material insertion hole is suppressed, and concentricity between the material and the material insertion hole is maintained. Therefore, the molding accuracy of the material is increased, distortion and the like are suppressed, and the product quality is improved.
[0010]
Further, the shape of the die is configured so that the guide surface and the expansion region of the material are arranged at different positions in the circumferential direction. For this reason, when the material is taken out of the die after plastic working of the material, the expansion region of the material moves in the axial direction without being hindered by the guide surface, and the material can be taken out of the die without fail.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a free extrusion molding apparatus 1 to which the present invention is applied. The free extrusion apparatus 1 includes a pressing ram 2, a mold 3, and a protruding ram 4. The pressing ram 2 is a mechanism for pressing the shaft member (material) 5 toward the mold 3. The pressing ram 2 reciprocates in the direction of the axis A1 by a driving mechanism (not shown) such as a hydraulic cylinder.
[0012]
The die 3 is a mechanism for plastically processing (in other words, drawing or cold forging) the shaft member 5, and the die 3 is disposed between the pressing ram 2 and the protruding ram 4. The mold 3 includes a container 6, a first die 7 and a second die 8. A mounting hole 9 centering on the axis A <b> 1 is formed through the container 6, and a first die 7 and a second die 8 are fixed to the mounting hole 9. Specifically, the first die 7 is disposed on the pressing ram 2 side, and the second die 8 is disposed on the protruding ram 4 side.
[0013]
3 is a plan view of the first die 7, FIG. 4 is a front sectional view of the first die 7 and the second die 8 taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. FIG. 3 is a right side sectional view of a first die 7 and a second die 8.
[0014]
The first die 7 has a material insertion hole 10 formed therethrough centered on the axis A1. A chamfer 11 is formed at the entrance of the material insertion hole 10, that is, at the inner surface on the side of the pressing ram 2. The side cross-sectional shape of the chamfer 11 is substantially circular. Further, two guide surfaces 12 and two arc surfaces 13 are connected to the chamfered portion 11. Each guide surface 12 is formed at a position facing the inner surface of the material insertion hole 10 in the circumferential direction.
[0015]
Each guide surface 12 is configured to be line-symmetric with respect to the axis A1. The side surface shape of each guide surface 12 is configured in an arc shape having a common point B1 located on the axis A1 as a center of curvature.
[0016]
FIG. 1 is a cross-sectional plan view showing the correspondence between the material insertion hole 10 and the shaft member 5. In FIG. 1, a line segment C1 substantially orthogonal to the axis A1 is set in a plane substantially orthogonal to the axis A1 (that is, a cross section in the width direction of the material insertion hole 10). Further, a line segment E1 substantially orthogonal to the axis A1 and the line segment C1 is set. Each guide surface 12 is formed on both sides in the circumferential direction around a line segment C1 substantially orthogonal to the axis A1. Further, the inner diameter of each guide surface 12 is set to be substantially the same in the direction of the axis A1.
[0017]
A first molding surface 14 is connected to each guide surface 12 on the second die 8 side. Each first forming surface 14 is configured to be substantially flat, and the planar shape of the first forming surface 14 is configured to be substantially a warhead shape. Further, the first molding surfaces 14 are inclined at a predetermined angle with respect to the axis A1. Specifically, the interval between the first molding surfaces 14 is inclined in a direction to be narrowed from each guide surface 12 side toward the second die 8 side.
[0018]
The second molding surfaces 15 are connected to the ends of the first molding surfaces 14 on the second die 8 side. Each of the second molding surfaces 15 is configured to be substantially flat, and each of the second molding surfaces 15 is arranged symmetrically about the axis A1. The length of each guide surface 12 in the direction of the axis A1 is set to D1.
[0019]
On the other hand, the circular arc surfaces 13 are configured to be line-symmetric with respect to the axis A1. That is, each arc surface 13 has a substantially arc-shaped side cross-sectional shape, and each arc surface 13 has a length D1 in the direction of the axis A1. The center of curvature of each arc surface 13 is set at a position offset from the axis A1. Specifically, on the line segment E1 substantially orthogonal to the line segment C1 and the axis A1, two points F1 offset by a predetermined distance on both sides from the point B1 are the centers of curvature. Further, the radius of each arc surface 13 is set smaller than the radius of each guide surface 12. That is, the length H1 of the arc surfaces 13 in the direction of the line E1 is set to be longer than the length G1 of the guide surfaces 12 in the direction of the line C1.
[0020]
Furthermore, both ends in the circumferential direction of each arc surface 13 are connected to each guide surface 12 and the second forming surface 15. The first molding surface 15 and a part of each arc surface 13 in the direction of the axis A1 constitute an annular molding land 16. The side cross-sectional shape of the molding land 16 is a so-called track shape, in other words, an oval shape. In this way, each guide surface 12 is arranged between a region other than the circular arc surface 13 in the circumferential direction of the inner surface of the material insertion hole 10 and a region extending from the region toward the entrance side of the material insertion hole 10. That is, each guide surface 12 is disposed on an extension of the second molding surface 15 in the direction of the axis A1.
[0021]
The flank 17 is connected to the molding die 16 on the second die 8 side. The flank 17 is formed to reduce frictional resistance between the shaft member 5 and the inner surface of the material insertion hole 10 when the plastically processed shaft member 5 is deformed by springback. The flank 17 has two arc surfaces 18 connected to each arc surface 13 and two flat surfaces 19 connected to the second forming surface 15. The center of curvature of each arc surface 18 is set outside the center of curvature of each arc surface 13. The spacing of the arcuate surface 18 the worker is set longer than the distance between the flat surface 19 the worker. That is, the side cross-sectional shape of the flank 17 is formed in a track shape that is substantially similar to the molding land 16. Further, the side cross-sectional area of the flank 17 is set wider than the side cross-sectional area of the molding land 16.
[0022]
A substantially track-shaped material insertion hole 20 is formed in the second die 8. The protruding ram 4 is a mechanism for protruding the shaft member 5 plastically processed by the mold 3 to the outside of the mold 3. The protruding ram 4 is reciprocated in the direction of the axis A1 by a driving mechanism (not shown) such as a hydraulic cylinder. The shaft member 5 is a metal material such as cold forged steel, and the cross-sectional shape of the shaft member 5 in the width direction is set to be substantially circular. The radius of the shaft member 5 is set slightly smaller than the radius of each guide surface 12.
[0023]
Next, the operation when the shaft member 5 is molded by the free extrusion molding apparatus 1 will be described. Examples of the parts manufactured using the shaft member 5 include an automobile part such as a steering shaft. First, the shaft member 5 is arranged around the axis A1 as shown in FIG. 2, and the protruding ram 4 is inserted into the material insertion hole 20 halfway as shown in FIG. Next, the pressing ram 2 is advanced toward the mold 3, and the shaft member 5 is inserted into the material insertion hole 10 by the pressing force of the pressing ram 2. Then, as shown by a solid line in FIG. 1, each guide surface 12 abuts on two positions in the circumferential direction of the shaft member 5, and the insertion direction of the shaft member 5 is given.
[0024]
Further, the pressing ram 2 advances to the mold 3 side, and the edge of the tip of the shaft member 5 contacts the first molding surface 14. Then, a compressive load in the direction of the line segment C1 is applied to the shaft member 5, the shaft member 5 is compressed in the direction of the line segment C1, and the shaft member 5 flows. On the other hand, due to the above-mentioned compressive load, the shaft member 5 expands in the direction of the line segment E1 due to the flow, and comes into contact with the circular arc surface 13. Therefore, when the shaft member 5 passes through the molding land 16, the shaft member 5 is formed into a shape indicated by a two-dot chain line in FIG.
[0025]
That is, flat surfaces 21 parallel to each other are formed in the longitudinal direction of the shaft member 5. In the longitudinal direction of the shaft member 5, arcuate surfaces (expansion regions) 22 are formed on both sides in the direction of the line segment E1. As described above, the shaft member 5 is plastically processed by the molding land 16 into a substantially track-shaped cross-sectional shape in the width direction, in other words, an oval shape.
[0026]
Thus, since the shaft member 5 is plastically worked by expanding a part of the shaft member 5 in the radial direction, the contact resistance between the shaft member 5 and the first die 7, that is, the forming load is suppressed as much as possible. Thus, the buckling deformation of the shaft member 5 is prevented.
[0027]
Then, as shown in FIG. 7, the pressing ram 2 stops when the plastic working is performed to a predetermined position in the length direction of the shaft member 5. Then, the pressing ram 2 with retracted in a direction away from the die 3 projects ram 4 the shaft member 5 moves upward direction in FIG. 7 protrudes to the outside of the mold 3. Further, projecting ram 4 moves downward direction in FIG. 7, and projects the ram 4 is one step free extrusion is stopped outside of the second die 8 is completed.
[0028]
According to the above embodiment, in the step of inserting the shaft member 5 into the material insertion hole 10, each guide surface 12 contacts two places on the outer peripheral surface of the shaft member 5. Therefore, the moving direction of the shaft member 5 is guided or corrected in a substantially linear shape. Specifically, the inclination between the axis of the material insertion hole 10 and the axis of the shaft member 5 is suppressed, and concentricity between the material insertion hole 10 and the shaft member 5 is maintained. Therefore, the molding accuracy of the shaft member 5 is increased, distortion and the like are suppressed, and the product quality is improved.
[0029]
In this embodiment, the shape of the first die 7 is configured such that each guide surface 12 and the arc surface 22 of the shaft member 5 are arranged at different positions in the circumferential direction. For this reason, when removing the shaft member 5 from the mold 3 after the plastic working of the shaft member 5, each arc surface 22 of the shaft member 5 does not come into contact with the guide surface 12, and the axis A 1 along each arc surface 13. , And the shaft member 5 can be reliably pulled out of the first die 7.
[0030]
Further, since the molding accuracy of the shaft member 5 is enhanced, it is not necessary to inspect all the molding accuracy of the product with a gauge or the like, and a step of removing distortion of the product is not required. Therefore, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and manufacturing cost of the product.
[0031]
Note that the present invention is also applicable to materials having a cross-sectional shape other than a circle before processing. Further, the present invention is also applicable to a material having a cross-sectional shape other than a track shape after processing. That is, the present invention is applied to general free extrusion in which a part of the material is provided with a region where the material expands in the radial direction, and after the material is plastically worked, the material moves in the opposite direction and is removed from the die. Further, in the present invention, it is possible to arrange three or more guide surfaces in the circumferential direction on the inner surface of the material insertion hole, and to guide the material insertion direction by using the guide surfaces.
[0033]
The center of curvature of the guide surface is set on the axis of the material insertion hole. As the cross-sectional shape in the width direction of the material insertion hole formed by the first molding surface and the second molding surface, a substantially track shape can be adopted.
[0034]
Further, it is possible to arrange the plurality of first molding surfaces so as to face each other and to arrange the plurality of second molding surfaces so as to face each other. Furthermore, it is possible to arrange a plurality of first molding surfaces at equal intervals in the circumferential direction, and to arrange a plurality of second molding surfaces at equal intervals in the circumferential direction.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the step of inserting a material into the material insertion hole, the guide surface comes into contact with the outer peripheral surface of the material, whereby the direction of material insertion is regulated or corrected. Therefore, the inclination between the axis of the material and the axis of the material insertion hole is suppressed, and concentricity between the material and the material insertion hole is maintained. Therefore, the molding accuracy of the material is increased, distortion and the like are suppressed, and the product quality is improved.
[0036]
Further, the shape of the die is configured so that the guide surface and the expansion region of the material are arranged at different positions in the circumferential direction. For this reason, when the material is taken out of the die after plastic working of the material, the expansion region of the material moves in the axial direction without being hindered by the guide surface, and the material can be taken out of the die without fail.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view showing a relationship between a die and a shaft member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the entire configuration of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a die used in the embodiment of the present invention.
4 is a front sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a right side sectional view taken along line VV of FIG. 3;
FIG. 6 is a front sectional view showing the entire configuration of the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front sectional view showing the entire configuration of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
5 Shaft member 7 First die 10 Material insertion hole 12 Guide surface 13 Arc surface A1 Axis line

Claims

挿入された素材の円周方向での一部を成形面によって中心側に向けて圧縮するとともに前記素材の円周方向での他の部分を外周側に膨張させる塑性加工を施した後に、前記素材が挿入時とは逆方向に移動して抜き取られる構成の自由押出し成形用ダイスにおいて、
前記素材が挿入される素材挿入孔の内面の円周方向における一部に、前記素材の外周面を接触させて前記素材の軸線と、前記素材挿入孔の軸線との傾斜を抑制する案内面が成形されるとともに、その案内面に軸線方向に接続して前記成形面が形成され、前記塑性加工による膨張によって前記素材の前記他の部分に形成される膨張領域が前記素材を抜き取る際に軸線方向に移動する円弧面が、前記案内面とは円周方向で異なる位置に設けられていることを特徴とする自由押出し成形用ダイス。 After performing plastic working to compress a part of the inserted material in the circumferential direction toward the center side by the molding surface and expand another part of the material in the circumferential direction to the outer peripheral side, the material in free extrusion die configuration but taken from the time of insertion unplug moves in the opposite direction,
Some that put in the circumferential direction of the inner surface of Material insertion hole before SL material is inserted, the axis of the front SL material by contacting the outer peripheral surface of the material, the inclination of the axis of the component inserting hole The guide surface to be suppressed is formed , and the guide surface is connected to the guide surface in the axial direction to form the forming surface, and the expansion region formed in the other portion of the material by the expansion due to the plastic working reduces the material. A die for free extrusion molding , wherein an arc surface which moves in the axial direction when being extracted is provided at a position different from the guide surface in a circumferential direction .